[发明专利]一种中低温低钒脱硫脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中低温低钒脱硫脱硝催化剂，包括Al₂O₃‑SiO₂载体、催化活性组分、钒质供体，催化活性组分为过渡金属活性组分与稀土元素活性组分的混合物；该中低温低钒脱硫脱硝催化剂采用等体积浸渍法与二步洗涤法制备而成。该催化剂利用含硅和铝的固废制成类沸石三维骨架结构的Al₂O₃‑SiO₂载体替代传统钛质载体，以过渡型金属Fe、Mn、Cr、Cu、稀土金属Ce和钒V做催化活性组分，采用等体积浸渍法与二步洗涤法制备，不但有效实现了同时催化脱硫脱硝的目的，同时对实现烟气同时催化脱硫脱硝的大规模工业化应用具有重大意义。

技术领域

本发明属于水泥工业中大气污染物减排领域，具体涉及一种中低温低钒脱硫脱硝催化剂及制备方法。

背景技术

大气污染物主要来自于煤、石油等化石燃料的燃烧过程，如火电厂、机动车、非电行业(钢铁、水泥、垃圾焚烧、玻璃等行业)。在众多大气污染物中(如SO₂、NOx、VOC、CO、PM_2.5等)，NOx是继粉尘、SO₂之后重要的减排对象，这主要是由于NOx不仅引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏、温室效应，而且对人体健康构成威胁。NOx控制技术的发展已经有相当长的历史，总体上分为三类：燃烧前NOx控制技术、燃烧中NOx控制技术和燃烧后NOx控制技术。

选择性催化还原技术(SCR)因其净化率高(可达90％以上)、工艺设备较为紧凑、运行可靠等优点，在日本、欧洲和美国等烟气排放标准严格的国家已经得到了广泛应用，也是我国目前烟气脱硝所采用的主要技术。但是，典型工业(如燃煤电厂、水泥厂等)对多组分污染物的控制采用分级串联的治理方式，以SCR实现烟气脱硝、静电除尘器或袋式除尘器实现烟气除尘、石灰石-石膏法等实现烟气脱硫，普遍存在的问题有占地面积大、基建和运行费用高等。因此，发展多污染物同时脱除技术，比如同时脱硫脱硝催化剂技术成为有较大潜力的研究方向之一。脱硫脱硝催化还原技术，主要利用催化剂、还原剂等将NOx进行还原，实现同时脱硫脱硝。

铁基催化剂因存在+2、+3等多种价态，其具有良好的氧化还原性，以及储量丰富、价格低廉、无毒无害等特点，使其在低温氨选择性催化还原反应中得到了广泛研究，同时FeOx也具有较好的抗SO₂中毒的能力。基于Fe₂O₃在NH₃-SCR催化体系中所起的作用不同，从Fe₂O₃作为载体、助剂、活性组分以及新型结构的铁基催化剂等方面均有系统研究。V₂O₅、MnOx、Fe₂O₃、CeO₂和CuO等多种过渡金属氧化物都已被证明具有一定的低温SCR活性。早在1981年Kato等就报道了以偏钛酸和硫酸铁为前驱体制备的Fe₂O₃-TiO₂催化剂，发现在350～450℃温度范围内NO转化率达到90％以上。目前FeOx催化剂的研究主要侧重于FeOx与其他金属混合形成的复合氧化物或者是将Fe离子负载于分子筛上的铁基分子筛脱硝催化剂。与铁基分子筛相比，铁基氧化物催化剂的脱硝活性温度处于中高温(200-450℃)区段，这有利于其用于实际脱硝工程。因此，研究和开发新型Fe与其他金属复合的氧化物催化剂，有望得到脱硝性能良好，活性温度适中，且兼具脱硫、抗H₂O性能良好的SCR催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中低温低钒脱硫脱硝催化剂，该催化剂利用含硅和铝的固废制成类沸石三维骨架结构的Al₂O₃-SiO₂载体替代传统钛质载体，以过渡型金属Fe、Mn、Cr、Cu、稀土金属Ce和钒V做催化活性组分，采用等体积浸渍法与二步洗涤法制备，不但有效实现了同时催化脱硫脱硝的目的，同时对实现烟气同时催化脱硫脱硝的大规模工业化应用具有重大意义。